JP2019138412A - Robot and gear unit - Google Patents
Robot and gear unit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019138412A JP2019138412A JP2018023780A JP2018023780A JP2019138412A JP 2019138412 A JP2019138412 A JP 2019138412A JP 2018023780 A JP2018023780 A JP 2018023780A JP 2018023780 A JP2018023780 A JP 2018023780A JP 2019138412 A JP2019138412 A JP 2019138412A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gear
- internal gear
- axis
- external
- internal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
- B25J9/1025—Harmonic drives
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
- F16C27/06—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement by means of parts of rubber or like materials
- F16C27/066—Ball or roller bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H49/00—Other gearings
- F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/08—Profiling
- F16H55/0833—Flexible toothed member, e.g. harmonic drive
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2322/00—Apparatus used in shaping articles
- F16C2322/50—Hand tools, workshop equipment or manipulators
- F16C2322/59—Manipulators, e.g. robot arms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
- F16C2361/61—Toothed gear systems, e.g. support of pinion shafts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H49/00—Other gearings
- F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
- F16H2049/003—Features of the flexsplines therefor
Abstract
Description
本発明は、ロボットおよび歯車装置に関するものである。 The present invention relates to a robot and a gear device.
少なくとも1つのアームを含んで構成されたロボットアームを備えるロボットでは、例えば、ロボットアームの関節部をモーターにより駆動するが、一般に、そのモーターからの駆動力の回転を歯車装置(減速機)により減速することが行われている。このような歯車装置として、例えば、特許文献1に開示されているような波動歯車装置が知られている。
In a robot including a robot arm configured to include at least one arm, for example, a joint portion of the robot arm is driven by a motor. In general, rotation of the driving force from the motor is reduced by a gear device (reduction gear). To be done. As such a gear device, for example, a wave gear device as disclosed in
特許文献1に記載の波動歯車装置は、円環状の剛性内歯車と、剛性内歯車の内側に配置された可撓性外歯車と、可撓性外歯車の内側にはめ込まれた楕円状輪郭の波動発生器と、を有している。ここで、剛性内歯車と可撓性外歯車は、歯数差を有しており、可撓性外歯車は、波動発生器によって楕円状に撓められ、楕円状の長軸方向の両端部分において剛性内歯車に噛み合っている。そして、波動発生器を回転させると、剛性内歯車と可撓性外歯車の噛み合い位置が周方向に移動し、剛性内歯車と可撓性外歯車がこれらの歯数差に応じて相対回転する。
The wave gear device described in
特許文献1に記載の波動歯車装置では、剛性内歯車と可撓性外歯車のそれぞれの歯すじ方向が両歯車の回転軸に対して平行であるため、両歯車および波動発生器の寸法精度のみによって両歯車の歯当たり強さ等が決まってしまう。そのため、特許文献1に記載の波動歯車装置では、両歯車および波動発生器に高い寸法精度が要求され、その結果、波動歯車装置の低コスト化を図ることが難しいという課題がある。
In the wave gear device described in
本発明の適用例に係るロボットは、第1部材と、
前記第1部材に対して回動する第2部材と、
前記第1部材に対して前記第2部材を回動させる駆動力を前記第1部材および前記第2部材の一方側から他方側へ伝達する歯車装置と、を有し、
前記歯車装置は、
内歯歯車と、
前記内歯歯車に部分的に噛み合って前記内歯歯車に対して回転軸まわりに相対的に回転する可撓性を有する外歯歯車と、
前記外歯歯車の内周面に接触し、前記内歯歯車と前記外歯歯車との噛み合い位置を前記回転軸まわりの周方向に移動させる波動発生器と、を有し、
前記内歯歯車、前記外歯歯車および前記波動発生器のうちの一つが前記第1部材に対して接続され、他の一つが前記第2部材に対して接続され、
前記回転軸を含む平面で切断した断面視で、前記内歯歯車の歯すじを延長した仮想的な直線が前記回転軸に交差する。
A robot according to an application example of the present invention includes a first member,
A second member that rotates relative to the first member;
A gear device that transmits a driving force for rotating the second member relative to the first member from one side to the other side of the first member and the second member;
The gear device is
An internal gear,
A flexible external gear that partially meshes with the internal gear and rotates relative to the internal gear around a rotation axis;
A wave generator that contacts an inner peripheral surface of the external gear, and moves a meshing position of the internal gear and the external gear in a circumferential direction around the rotation axis;
One of the internal gear, the external gear and the wave generator is connected to the first member, and the other is connected to the second member.
In a cross-sectional view cut along a plane including the rotation axis, a virtual straight line obtained by extending the tooth trace of the internal gear intersects the rotation axis.
以下、本発明のロボットおよび歯車装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a robot and a gear device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
1.ロボット
図1は、本発明の実施形態に係るロボットの概略構成を示す側面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図1中の基台側を「基端側」、その反対側(エンドエフェクター側)を「先端側」と言う。また、図1の上下方向を「鉛直方向」とし、左右方向を「水平方向」とする。
1. Robot FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a robot according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, for convenience of explanation, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. Further, the base side in FIG. 1 is referred to as “base end side”, and the opposite side (end effector side) is referred to as “tip side”. Further, the vertical direction in FIG. 1 is defined as “vertical direction”, and the horizontal direction is defined as “horizontal direction”.
図1に示すロボット100は、例えば、精密機器やこれを構成する部品(対象物)の給材、除材、搬送および組立等の作業に用いられるロボットである。このロボット100は、図1に示すように、基台110と、第1アーム120と、第2アーム130と、作業ヘッド140と、エンドエフェクター150と、配線引き回し部160と、を有している。以下、ロボット100の各部を順次簡単に説明する。
A
基台110は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台110の内部には、ロボット100を統括制御する制御装置190が設置されている。また、基台110には、基台110に対して鉛直方向に沿う第1軸J1(回動軸)まわりに回動可能に第1アーム120が連結している。
The
ここで、基台110内には、第1駆動部170が設置されている。第1駆動部170は、第1アーム120を回動させる駆動力を発生させるサーボモーター等の第1モーターであるモーター171と、モーター171の駆動力の回転を減速する第1減速機である歯車装置1と、を有する。歯車装置1の入力軸は、モーター171の回転軸に連結され、歯車装置1の出力軸は、第1アーム120に連結されている。そのため、モーター171が駆動し、その駆動力が歯車装置1を介して第1アーム120に伝達されると、第1アーム120が第1軸J1まわりに水平面内で回動する。
Here, a
第1アーム120の先端部には、第1アーム120に対して鉛直方向に沿う第2軸J2(回動軸)まわりに回動可能に第2アーム130が連結している。第2アーム130内には、図示しないが、第2駆動部が設定されている。この第2駆動部は、第2アーム130を回動させる駆動力を発生させる第2モーターと、第2モーターの駆動力の回転を減速する第2減速機とを有する。そして、第2モーターの駆動力が第2減速機を介して第2アーム130に伝達されることにより、第2アーム130が第1アーム120に対して第2軸J2まわりに水平面内で回動する。
A
第2アーム130の先端部には、作業ヘッド140が配置されている。作業ヘッド140は、第2アーム130の先端部に同軸的に配置されたスプラインナットおよびボールネジナット(ともに図示せず)に挿通されたスプラインシャフト141を有している。スプラインシャフト141は、第2アーム130に対して、その軸J3まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に移動(昇降)可能となっている。
A
第2アーム130内には、図示しないが、回転モーターおよび昇降モーターが配置されている。回転モーターの駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってスプラインナットに伝達され、スプラインナットが正逆回転すると、スプラインシャフト141が鉛直方向に沿う軸J3まわりに正逆回転する。
Although not shown, a rotation motor and a lifting motor are disposed in the
一方、昇降モーターの駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってボールネジナットに伝達され、ボールネジナットが正逆回転すると、スプラインシャフト141が上下に移動する。
On the other hand, the driving force of the lifting motor is transmitted to the ball screw nut by a driving force transmission mechanism (not shown), and when the ball screw nut rotates forward and backward, the
スプラインシャフト141の先端部(下端部)には、エンドエフェクター150が連結されている。エンドエフェクター150としては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するもの等が挙げられる。
An
第2アーム130内に配置された各電子部品(例えば、第2モーター、回転モーター、昇降モーター等)に接続される複数の配線は、第2アーム130と基台110とを連結する管状の配線引き回し部160内を通って基台110内まで引き回されている。さらに、かかる複数の配線は、基台110内でまとめられることによって、モーター171および図示しないエンコーダーに接続される配線とともに、基台110内に設置された制御装置190まで引き回される。
A plurality of wires connected to each electronic component (for example, a second motor, a rotary motor, a lifting motor, etc.) arranged in the
以上のようなロボット100は、第1部材である基台110と、基台110に対して回動する第2部材である第1アーム120と、基台110に対して第1アーム120を回動させる駆動力を基台110および第1アーム120の一方側から他方側へ駆動力を伝達する歯車装置1と、を有する。なお、第1アーム120および第2アーム130を含む構造体が「第2部材」であるとも言える。また、「第2部材」がエンドエフェクター150を含んでいてもよい。また、「回動」とは、ある中心点に対して一方向またはその反対方向を含めた双方向に動くこと、および、ある中心点に対して回転することを含むものである。
The
2.歯車装置
<第1実施形態>
図2は、本発明の第1実施形態に係る歯車装置を示す分解斜視図である。図3は、図2に示す歯車装置の正面図(軸線a方向から見た図)である。図4は、図2に示す歯車装置を模式的に示す断面図(軸線aを含む平面に沿って切断した図)である。図5は、図2に示す歯車装置における波動発生器の外周面および自然状態の外歯歯車の内周面の状態を模式的に示す図である。図6は、図2に示す歯車装置における内歯歯車の軸線a方向での位置の調整を説明するための拡大断面図である。図7は、従来の歯車装置を模式的に示す断面図(軸線aを含む平面に沿って切断した図)である。なお、各図では、説明の便宜上、必要に応じて各部の寸法を適宜誇張して図示しており、各部間の寸法比は実際の寸法比とは必ずしも一致しない。
2. Gear device <First embodiment>
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the gear device according to the first embodiment of the present invention. 3 is a front view of the gear device shown in FIG. 2 (viewed from the direction of the axis a). FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the gear device shown in FIG. 2 (a view cut along a plane including the axis a). FIG. 5 is a diagram schematically showing the state of the outer peripheral surface of the wave generator and the inner peripheral surface of the external gear in the natural state in the gear device shown in FIG. 2. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view for explaining the adjustment of the position of the internal gear in the direction of the axis a in the gear device shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view (a view taken along a plane including the axis a) schematically showing a conventional gear device. In each drawing, for convenience of explanation, the dimensions of the respective parts are appropriately exaggerated as necessary, and the dimensional ratio between the respective parts does not necessarily match the actual dimensional ratio.
図2ないし図4に示す歯車装置1は、波動歯車装置であり、例えば減速機として用いられる。この歯車装置1は、内歯歯車2と、内歯歯車2の内側に配置されているカップ型の外歯歯車3と、外歯歯車3の内側に配置されている波動発生器4と、を有している。また、図示しないが、歯車装置1の各部には、必要に応じて、グリース等の潤滑剤が適宜配置されている。
A
ここで、内歯歯車2、外歯歯車3および波動発生器4のうちの一つが前述したロボット100の基台110(第1部材)に対して接続され、他の一つが前述したロボット100の第1アーム120(第2部材)に対して接続される。本実施形態では、内歯歯車2が基台111(第1部材)に対して固定され、外歯歯車3が第1アーム121(第2部材)に対して接続され、波動発生器4が前述したロボット100のモーター171の回転軸に接続される。本実施形態では、図4に示すように、内歯歯車2は、部材6に対してスペーサー7を介して接続されており、部材6は、基台110であるか、または、基台110に接続(固定)された部材である。
Here, one of the
モーター171の回転軸が回転すると、波動発生器4はモーター171の回転軸と同じ回転速度で回転する。そして、内歯歯車2および外歯歯車3は、互いに歯数が異なるため、互いの噛み合い位置が周方向に移動しながら、これらの歯数差に起因して軸線a(回転軸)まわりに相対的に回転する。本実施形態では、内歯歯車2の歯数の方が外歯歯車3の歯数より多いため、モーター171の回転軸の回転速度よりも低い回転速度で外歯歯車3を回転させることができる。すなわち、波動発生器4を入力軸側、外歯歯車3を出力軸側とする減速機を実現することができる。
When the rotating shaft of the
なお、内歯歯車2、外歯歯車3および波動発生器4の接続形態は、前述した形態に限定されず、例えば、外歯歯車3を基台111に対して固定し、内歯歯車2を第1アーム121に対して接続しても、歯車装置1を減速機として用いることができる。また、外歯歯車3をモーター171の回転軸に接続しても、歯車装置1を減速機として用いることができ、この場合、波動発生器4を基台111に対して固定し、内歯歯車2を第1アーム121に対して接続すればよい。また、歯車装置1を増速機として用いる場合、すなわち、モーター171の回転軸の回転速度よりも高い回転速度で外歯歯車3を回転させる場合、前述した入力側(モーター171側)と出力側(第1アーム121側)との関係を反対にすればよい。
In addition, the connection form of the
このような歯車装置1において、図4に示すように、軸線aを含む平面で切断した断面視で、内歯歯車2の歯すじを延長(内歯23の歯元を延長)した仮想的な直線bは、軸線aに対し非平行であり、軸線aに位置Pにて交差する。これにより、内歯歯車2と外歯歯車3との軸線aに沿った方向での相対位置を変えることで、内歯歯車2と外歯歯車3との歯当たりの強さ等を調整することができる。そのため、内歯歯車2、外歯歯車3および波動発生器4の寸法精度を過度に高めなくても、内歯歯車2と外歯歯車3との良好な噛み合いを実現することができる。以下、歯車装置1の各部について説明する。
In such a
図2ないし図4に示すように、内歯歯車2は、内歯23を有し、径方向に実質的に撓まない剛体で構成されたリング状の剛性歯車である。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
図4に示すように、内歯23の歯すじ方向は、軸線aに対して傾斜している。したがって、軸線aを含む平面で切断した断面視で、内歯歯車2の歯すじを延長した仮想的な直線が軸線aに位置Pにて交差する。本実施形態では、内歯歯車2の内径が図4中右側から左側に向けて小さくなるように、内歯歯車2の歯すじ方向が軸線aに対して傾斜している。そのため、位置Pが内歯歯車2の歯幅の中心Cよりも底部32側(他端部側)にある。なお、内歯23は、平歯車であっても、はすば歯車であってよく、いずれの場合でも、軸線aを含む平面で切断した断面視では、直線bが軸線aに交差する。
As shown in FIG. 4, the streak direction of the
ここで、内歯歯車2は、基台110(第1部材)に対して接続されており、内歯歯車2と部材6または基台110(第1部材)との間には、スペーサー7が配置されている。このように配置されたスペーサー7の厚さを変更することで、内歯歯車2と外歯歯車3との軸線aに沿った方向での相対位置を容易に変えることができる。なお、部材6の構成材料は、例えば金属材料等であり、基台110の構成材料と同じであってもよいし異なっていてもよい。
Here, the
スペーサー7は、例えば、板状またはシート状の部材であり、内歯歯車2と部材6との間の距離をスペーサー7の厚さに応じて規制する。スペーサー7の構成材料としては、特に限定されず、樹脂材料、金属材料、セラミックス材料等が挙げられる。中でも、内歯歯車2と部材6との間の距離の変動を低減する観点から、金属材料またはセラミックス材料を用いることが好ましい。なお、スペーサー7は、単一材料で構成されていてもよいし、複合材料で構成されていてもよい。また、スペーサー7は、ギャップ材を含有した接着剤であってもよい。
The spacer 7 is, for example, a plate-like or sheet-like member, and regulates the distance between the
厚さの異なる複数のスペーサー7を用意しておけば、内歯歯車2と部材6との間に配置するスペーサー7を厚さの異なるスペーサー7に交換することで、例えば図6中2点鎖線で示すように、内歯歯車2と外歯歯車3との軸線aに沿った方向での相対位置を変えることができる。また、スペーサー7は、複数枚の部材で構成されていてもよく、内歯歯車2と部材6との間に配置する当該部材の枚数を変更することで、内歯歯車2と外歯歯車3との軸線aに沿った方向での相対位置を変えることもできる。なお、内歯歯車2と部材6との間にスペーサー7が配置されていなくてもよく、この場合、内歯歯車2と部材6との間の距離が最も近くなる。
If a plurality of spacers 7 having different thicknesses are prepared, the spacer 7 arranged between the
ここで、内歯歯車2と部材6との固定方法としては、特に限定されないが、例えば、ネジ止め等が挙げられる。内歯歯車2と部材6との固定方法がネジ止めである場合、スペーサー7を内歯歯車2および部材6に共締めすればよく、また、内歯歯車2と部材6との間に配置するスペーサー7の交換等を行う際、内歯歯車2と部材6とを固定するネジを緩め必要に応じて外せばよい。
Here, a method for fixing the
外歯歯車3は、内歯歯車2の内側に挿通されている。この外歯歯車3は、内歯歯車2の内歯23に噛み合う外歯33(歯)を有し、径方向に撓み変形可能な可撓性歯車である。また、外歯歯車3の歯数は、内歯歯車2の歯数よりも少ない。このように外歯歯車3および内歯歯車2の歯数が互いに異なることにより、減速機を実現することができる。
The
本実施形態では、外歯歯車3は、カップ状をなし、その外周面に外歯33が形成されている。ここで、外歯歯車3は、一端部(図4中右側端部)が開口している筒状の胴部31と、胴部31の他端部(図4中左側端部)から径方向(本実施形態では径方向内側)に延びている取付部である底部32と、を有する。胴部31は、軸線aを中心とし、内歯歯車2に噛み合う外歯33を有する。底部32には、出力側の軸体(例えばモーター171の回転軸)がネジ止め等により取り付けられる。
In the present embodiment, the
図3に示すように、波動発生器4は、外歯歯車3の内側に配置され、軸線aまわりに回転可能である。そして、波動発生器4は、外歯歯車3の胴部31の横断面を長軸Laおよび短軸Lbとする楕円形または長円形に変形させて外歯33を内歯歯車2の内歯23に噛み合わせる。ここで、外歯歯車3および内歯歯車2は、同一の軸線aまわりに回転可能に互いに内外で噛み合わされることとなる。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態では、波動発生器4は、カム41と、カム41の外周に装着されている軸受42と、を有している。カム41は、軸線aまわりに回転する軸部411と、軸部411の一端部から外側に突出しているカム部412と、を有している。ここで、カム部412の外周面は、軸線aに沿った方向から見たときに、図3中の上下方向を長軸Laとする楕円形または長円形をなしている。軸受42は、可撓性の内輪421および外輪423と、これらの間に配置されている複数のボール422と、を有している。
In the present embodiment, the
図4に示すように、内輪421は、カム41のカム部412の外周面に嵌め込まれ、カム部412の外周面に沿って楕円形または長円形に弾性変形している。それに伴って、外輪423も楕円形または長円形に弾性変形している。外輪423の外周面424は、胴部31の内周面311に当接している。また、内輪421の外周面および外輪423の内周面は、それぞれ、複数のボール422を周方向に沿って案内させつつ転動させる軌道面となっている。また、複数のボール422は、互いの周方向での間隔を一定に保つように、図示しない保持器により保持されている。
As shown in FIG. 4, the
このような波動発生器4は、カム41が軸線aまわりに回転することに伴って、カム部412の向き(長軸Laの向き)が変わり、それに伴って、外輪423も変形し、内歯歯車2および外歯歯車3の互いの噛み合い位置を周方向に移動させる。なお、このとき、内輪421は、カム部412の外周面に対して固定的に設置されているため、変形状態は変わらない。
Such a
このように、波動発生器4は、外歯歯車3の内周面311に接触する楕円形の外周面424を有する。ここで、図5に示すように、外周面424の長軸La方向での長さをα[mm]とし、外周面424の短軸Lb方向での長さをβ[mm]とし、図4に示すように、軸線a(回転軸)を含む平面で切断した断面視で直線bと軸線a(回転軸)とのなす角度をδ[度]とし、軸線aに沿った方向における底部32(取付部)と内歯歯車2の歯幅の中心Cとの間の距離をL[mm]としたとき、
atan((α−β)/4L)−0.6≦δ≦atan((α−β)/4L)+0.6
なる関係を満たすことが好ましい。これにより、内歯歯車2と外歯歯車3との噛み合い長さを長くすることができる。さらに、内歯歯車2と外歯歯車3との軸線aに沿った方向での相対位置を変えたとき、内歯歯車2と外歯歯車3との噛み合い長さの変化を小さくすることもできる。
Thus, the
atan ((α−β) / 4L) −0.6 ≦ δ ≦ atan ((α−β) / 4L) +0.6
It is preferable to satisfy the following relationship. Thereby, the meshing length of the
なお、外歯歯車3を軸線aおよび長軸Laを含む平面で切断したときの軸線aに対する胴部31の傾斜角度(テーパー角度)をθとしたとき、θ=atan((α―β)/4L)の関係を満たす。また、図5では、外歯歯車3の内周面311の自然状態(波動発生器4が装着されておらず外力が付与されていない状態)を鎖線で示している。自然状態の内周面311の直径は、(α+β)/2である。
In addition, when the inclination angle (taper angle) of the
また、軸線a(回転軸)を含む平面で切断した断面視で直線bと軸線a(回転軸)とのなす角度δは、0度よりも大きければよく、特に限定されないが、0.01度以上0.6度以下の範囲内にあることが好ましく、0.01度以上0.3度以下の範囲内にあることがより好ましく、0.1度以上0.3度以下の範囲内にあることがさらに好ましい。これにより、内歯歯車2と外歯歯車3との軸線aに沿った方向での相対位置を容易かつ高精度に変えることができる。例えば、内歯歯車2の歯幅が5mmである場合、角度δが0.01度以上0.6度以下の範囲内にあると、内歯歯車2と外歯歯車3との軸線aに沿った方向での相対位置を1mm変えることで、両歯車の噛み合い寸法を0.2μm〜10μm程度の範囲内で調整することが可能である。したがって、この場合、スペーサー7の厚さを0.2μm〜10μm程度の範囲内とすればよい。
Further, the angle δ formed by the straight line b and the axis a (rotation axis) in a cross-sectional view cut along a plane including the axis a (rotation axis) is not particularly limited as long as it is greater than 0 degrees, but is not limited to 0.01 It is preferably in the range of 0.6 degrees or less, more preferably in the range of 0.01 degrees or more and 0.3 degrees or less, and in the range of 0.1 degrees or more and 0.3 degrees or less. More preferably. Thereby, the relative position of the
これに対し、角度δが小さすぎると、内歯歯車2と外歯歯車3との軸線aに沿った方向での寸法を大きくしないと、両歯車の歯当たり強さ等の必要な調整の幅を確保することが難しい。一方、角度δが大きすぎると、内歯歯車2と外歯歯車3との噛み合い長さを長くすることが難しく、歯車装置1の耐久性が低下する傾向を示す。
On the other hand, if the angle δ is too small, the width of the necessary adjustment such as the tooth contact strength of both gears must be increased unless the dimension of the
以上のように、歯車装置1は、内歯歯車2と、内歯歯車2に部分的に噛み合って内歯歯車2に対して軸線a(回転軸)まわりに相対的に回転する可撓性を有する外歯歯車3と、外歯歯車3の内周面311に接触し、内歯歯車2と外歯歯車3との噛み合い位置を軸線aまわりの周方向に移動させる波動発生器4と、を有する。
As described above, the
そして、軸線a(回転軸)を含む平面で切断した断面視で、内歯歯車2の歯すじを延長した仮想的な直線bが軸線aに位置Pにて交差する。これにより、内歯歯車2と外歯歯車3との軸線aに沿った方向での相対位置を変えることで、内歯歯車2と外歯歯車3との歯当たりの強さ等を調整することができる。そのため、内歯歯車2または外歯歯車3に寸法バラつきがあっても、内歯歯車2と外歯歯車3との所望の歯当たりの強さ等を得ることができる。これにより、内歯歯車2および外歯歯車3の寸法精度を過度に高める必要がなく、その結果、歯車装置1の低コスト化を図ることができる。なお、直線bは、内歯23の歯元または歯先を延長した直線である。
And the virtual straight line b which extended the tooth trace of the
ここで、外歯歯車3は、一端部(図4中右側端部)が開口している筒状の胴部31と、胴部31の他端部(図4中左側端部)から径方向(本実施形態では径方向内側)に延びている取付部である底部32と、を有し、胴部31は、軸線aを中心とし、内歯歯車2に噛み合う外歯33を有する。そして、本実施形態では、軸線a(回転軸)を含む平面で切断した断面視で、直線bと軸線a(回転軸)とが交差する位置Pが内歯歯車2の歯幅の中心Cよりも底部32側(他端部側)にある。
Here, the
このように、位置Pが内歯歯車2の歯幅の中心Cよりも底部32側にあることにより、内歯歯車2の内歯23と外歯歯車3の外歯33とがこれらの噛み合い部において軸線aに対して同じ側に傾斜することとなる。そのため、内歯歯車2と外歯歯車3との噛み合い長さを長くすることができる。また、内歯歯車2の内歯23と外歯歯車3の外歯33とがこれらの噛み合い部において軸線aに対して同じ側に傾斜していると、後述する第2実施形態に示す場合に比べて、内歯歯車2と外歯歯車3との軸線aに沿った方向での相対位置を変えたとき、内歯歯車2と外歯歯車3との噛み合い長さの変化を小さくすることもできる。
Thus, since the position P is on the bottom 32 side of the center C of the tooth width of the
一方、図7に示す従来の歯車装置1Xのように、内歯歯車2Xの内歯23Xの歯すじ方向、すなわち内歯23Xの歯元を延長した仮想的な直線b’が軸線aに平行である場合、内歯歯車2と外歯歯車3との歯当たりの強さ等は、内歯歯車2、外歯歯車3および波動発生器4の寸法精度によって決まってしまう。そのため、この場合、内歯歯車2と外歯歯車3との所望の歯当たり強さ等の噛み合い状態を実現するには、内歯歯車2、外歯歯車3および波動発生器4の寸法精度を極めて高くする必要があり、その結果、歯車装置1Xの高コスト化を招いてしまう。なお、内歯歯車2Xの内歯23Xの歯すじ方向が軸線aに平行であるため、内歯歯車2Xと外歯歯車3との軸線aに沿った方向での相対位置を変えても、内歯歯車2Xと外歯歯車3との歯当たり強さは基本的に変わらない。
On the other hand, as in the
<第2実施形態>
図8は、本発明の第2実施形態に係る歯車装置を模式的に示す断面図(軸線aを含む平面に沿って切断した図)である。
Second Embodiment
FIG. 8 is a cross-sectional view (a view cut along a plane including the axis a) schematically showing a gear device according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態は、内歯歯車の構成および取付が異なること以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図8において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 The present embodiment is the same as the first embodiment described above except that the configuration and attachment of the internal gear are different. In the following description, the present embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted. Moreover, in FIG. 8, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.
図8に示す歯車装置1Aは、内歯歯車2Aと、内歯歯車2Aに部分的に噛み合って内歯歯車2Aに対して軸線a(回転軸)まわりに相対的に回転する可撓性を有する外歯歯車3と、外歯歯車3の内周面311に接触し、内歯歯車2と外歯歯車3との噛み合い位置を軸線aまわりの周方向に移動させる波動発生器4と、を有する。
A
本実施形態では、内歯歯車2Aの内径が図8中左側から右側に向けて小さくなるように、内歯歯車2Aの歯すじ方向が軸線aに対して傾斜している。ここで、外歯歯車3は、一端部(図8中右側端部)が開口している筒状の胴部31と、胴部31の他端部(図8中左側端部)から径方向(本実施形態では径方向内側)に延びている取付部である底部32と、を有し、胴部31は、軸線aを中心とし、内歯歯車2に噛み合う外歯33を有する。そして、軸線a(回転軸)を含む平面で切断した断面視で、直線bと軸線aとが交差する位置Pが内歯歯車2Aの歯幅の中心Cよりも底部32とは反対側(一端部側)にある。これにより、図8に示すように、内歯歯車2Aを取り付ける部材6Aを内歯歯車2Aに対して底部32とは反対側に配置する場合、内歯歯車2Aと外歯歯車3との軸線aに沿った方向での相対位置を容易に変えることができる。
In the present embodiment, the tooth line direction of the
なお、内歯歯車2Aは、部材6Aに対してスペーサー7を介して接続されており、部材6Aは、基台110であるか、または、基台110に接続(固定)された部材である。
The
外歯歯車3の外歯33は、内歯歯車2Aの内歯23との噛み合い部において内歯23の歯すじ方向と同じ側に軸線aに対して傾斜している部分を有することが好ましい。これにより、内歯歯車2Aと外歯歯車3との噛み合い長さを長くすることができる。
It is preferable that the
以上説明したような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮させることができる。 Also by the second embodiment as described above, the same effect as that of the first embodiment described above can be exhibited.
以上、本発明のロボットおよび歯車装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。 The robot and gear device of the present invention have been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each part is an arbitrary configuration having the same function. Can be substituted. In addition, any other component may be added to the present invention.
また、前述した実施形態では、水平多関節ロボットについて説明したが、本発明のロボットは、これに限定されず、例えば、ロボットの関節数は任意であり、また、垂直多関節ロボットにも適用可能である。 In the above-described embodiment, the horizontal articulated robot has been described. However, the robot of the present invention is not limited to this, for example, the number of joints of the robot is arbitrary, and can be applied to a vertical articulated robot. It is.
前述した実施形態では、歯車装置が有する外歯歯車がカップ状(有底筒状)をなす場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、外歯歯車は、ハット状(つば付き筒状)をなしていてもよい。外歯歯車がハット状をなす場合、外歯歯車は、胴部の他端部から径方向外側に延びているフランジ部を取付部として有する。 In the embodiment described above, the case where the external gear included in the gear device has a cup shape (bottomed cylindrical shape) has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the external gear has a hat shape (with a collar). (Cylindrical) may be formed. When the external gear has a hat shape, the external gear has a flange portion extending radially outward from the other end portion of the body portion as an attachment portion.
1…歯車装置、1A…歯車装置、1X…歯車装置、2…内歯歯車、2A…内歯歯車、2X…内歯歯車、3…外歯歯車、4…波動発生器、6…部材、6A…部材、7…スペーサー、23…内歯、23X…内歯、31…胴部、32…底部、33…外歯、41…カム、42…軸受、100…ロボット、110…基台、111…基台、120…第1アーム、121…第1アーム、130…第2アーム、140…作業ヘッド、141…スプラインシャフト、150…エンドエフェクター、160…部、170…第1駆動部、171…モーター、190…制御装置、311…内周面、411…軸部、412…カム部、421…内輪、422…ボール、423…外輪、424…外周面、C…中心、J1…第1軸、J2…第2軸、J3…軸、La…長軸、Lb…短軸、a…軸線、b…直線、b’…直線、P…位置、δ…角度
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1部材に対して回動する第2部材と、
前記第1部材に対して前記第2部材を回動させる駆動力を前記第1部材および前記第2部材の一方側から他方側へ伝達する歯車装置と、を有し、
前記歯車装置は、
内歯歯車と、
前記内歯歯車に部分的に噛み合って前記内歯歯車に対して回転軸まわりに相対的に回転する可撓性を有する外歯歯車と、
前記外歯歯車の内周面に接触し、前記内歯歯車と前記外歯歯車との噛み合い位置を前記回転軸まわりの周方向に移動させる波動発生器と、を有し、
前記内歯歯車、前記外歯歯車および前記波動発生器のうちの一つが前記第1部材に対して接続され、他の一つが前記第2部材に対して接続され、
前記回転軸を含む平面で切断した断面視で、前記内歯歯車の歯すじを延長した仮想的な直線が前記回転軸に交差することを特徴とするロボット。 A first member;
A second member that rotates relative to the first member;
A gear device that transmits a driving force for rotating the second member relative to the first member from one side to the other side of the first member and the second member;
The gear device is
An internal gear,
A flexible external gear that partially meshes with the internal gear and rotates relative to the internal gear around a rotation axis;
A wave generator that contacts an inner peripheral surface of the external gear, and moves a meshing position of the internal gear and the external gear in a circumferential direction around the rotation axis;
One of the internal gear, the external gear and the wave generator is connected to the first member, and the other is connected to the second member.
A robot characterized in that a virtual straight line obtained by extending a tooth trace of the internal gear intersects the rotation axis in a cross-sectional view cut along a plane including the rotation axis.
前記内歯歯車に噛み合う外歯を有し、前記回転軸を中心とし、一端部が開口している筒状の胴部と、
前記胴部の他端部から径方向に延びている取付部と、を有し、
前記断面視で、前記直線と前記回転軸とが交差する位置が前記内歯歯車の歯幅の中心よりも前記一端部側にある請求項1に記載のロボット。 The external gear is
A cylindrical body having external teeth meshing with the internal gear, centered on the rotation shaft, and having one end opened;
An attachment portion extending in a radial direction from the other end portion of the body portion, and
2. The robot according to claim 1, wherein, in the cross-sectional view, the position where the straight line and the rotation axis intersect is located on the one end side with respect to the center of the tooth width of the internal gear.
前記内歯歯車に噛み合う外歯を有し、前記回転軸を中心とし、一端部が開口している筒状の胴部と、
前記胴部の他端部から径方向に延びている取付部と、を有し、
前記断面視で、前記直線と前記回転軸とが交差する位置が前記内歯歯車の歯幅の中心よりも前記他端部側にある請求項1に記載のロボット。 The external gear is
A cylindrical body having external teeth meshing with the internal gear, centered on the rotation shaft, and having one end opened;
An attachment portion extending in a radial direction from the other end portion of the body portion, and
2. The robot according to claim 1, wherein, in the cross-sectional view, the position where the straight line and the rotation axis intersect is located on the other end side with respect to the center of the tooth width of the internal gear.
前記外歯歯車の内周面に接触する楕円形の外周面を有し、
前記外周面の長軸方向での長さをα[mm]とし、前記外周面の短軸方向での長さをβ[mm]とし、前記断面視で前記直線と前記回転軸とのなす角度をδ[度]とし、前記回転軸に沿った方向における前記取付部と前記内歯歯車の歯幅の中心との間の距離をL[mm]としたとき、
atan((α−β)/4L)−0.6≦δ≦atan((α−β)/4L)+0.6
なる関係を満たす請求項2または3に記載のロボット。 The wave generator is
It has an elliptical outer peripheral surface that contacts the inner peripheral surface of the external gear,
The length of the outer peripheral surface in the major axis direction is α [mm], the length of the outer peripheral surface in the minor axis direction is β [mm], and the angle formed by the straight line and the rotation axis in the sectional view. Is δ [degrees], and the distance between the mounting portion and the center of the tooth width of the internal gear in the direction along the rotation axis is L [mm]
atan ((α−β) / 4L) −0.6 ≦ δ ≦ atan ((α−β) / 4L) +0.6
The robot according to claim 2 or 3, satisfying the following relationship.
前記内歯歯車と前記第1部材との間にスペーサーが配置されている請求項1ないし4のいずれか1項に記載のロボット。 The internal gear is connected to the first member;
The robot according to any one of claims 1 to 4, wherein a spacer is disposed between the internal gear and the first member.
前記内歯歯車に部分的に噛み合って前記内歯歯車に対して回転軸まわりに相対的に回転する可撓性を有する外歯歯車と、
前記外歯歯車の内周面に接触し、前記内歯歯車と前記外歯歯車との噛み合い位置を前記回転軸まわりの周方向に移動させる波動発生器と、を有し、
前記内歯歯車は、前記回転軸を含む平面で切断した断面視で、前記内歯歯車の歯すじを延長した仮想的な直線が前記回転軸に交差することを特徴とする歯車装置。 An internal gear,
A flexible external gear that partially meshes with the internal gear and rotates relative to the internal gear around a rotation axis;
A wave generator that contacts an inner peripheral surface of the external gear, and moves a meshing position of the internal gear and the external gear in a circumferential direction around the rotation axis;
The internal gear is a gear device characterized in that an imaginary straight line obtained by extending a tooth line of the internal gear intersects the rotation shaft in a sectional view cut along a plane including the rotation shaft.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018023780A JP2019138412A (en) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | Robot and gear unit |
US16/274,588 US10981271B2 (en) | 2018-02-14 | 2019-02-13 | Robot and gear device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018023780A JP2019138412A (en) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | Robot and gear unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019138412A true JP2019138412A (en) | 2019-08-22 |
Family
ID=67540719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018023780A Pending JP2019138412A (en) | 2018-02-14 | 2018-02-14 | Robot and gear unit |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10981271B2 (en) |
JP (1) | JP2019138412A (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017004272B3 (en) * | 2017-05-04 | 2018-06-28 | Doppstadt Familienholding Gmbh | Device for classifying classed goods |
TWI646274B (en) * | 2017-08-28 | 2019-01-01 | 簡雪赺 | Rolling wiper harmonic reducer |
EP4036441A4 (en) * | 2019-09-27 | 2023-05-03 | Harmonic Drive Systems Inc. | Flat strain wave gear device |
JP2022065726A (en) * | 2020-10-16 | 2022-04-28 | 霊智信息服務(深▲セン▼)有限公司 | Wave gear device and actuator |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3187605A (en) * | 1962-03-26 | 1965-06-08 | William L Ericson | Strain wave drive |
US3747434A (en) * | 1971-09-10 | 1973-07-24 | Philco Ford Corp | Harmonic drive |
US4491033A (en) * | 1983-06-23 | 1985-01-01 | Usm Corporation | Double eccentric wave generator arrangement |
WO2005121597A1 (en) * | 2004-06-07 | 2005-12-22 | Harmonic Drive Systems Inc. | Wave gear device having high ratcheting torque tooth profile |
JP5734102B2 (en) | 2011-06-01 | 2015-06-10 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | Wave gear device having a tapered flexible external gear |
-
2018
- 2018-02-14 JP JP2018023780A patent/JP2019138412A/en active Pending
-
2019
- 2019-02-13 US US16/274,588 patent/US10981271B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20190247999A1 (en) | 2019-08-15 |
US10981271B2 (en) | 2021-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10981271B2 (en) | Robot and gear device | |
US10363671B2 (en) | Horizontal multi-joint robot and robot | |
EP1616673B1 (en) | Joint mechanism with two actuators for robot hand and the like | |
JP6904004B2 (en) | Robots and gears | |
EP1616672B1 (en) | Joint mechanism with two actuators for robot hand and the like | |
JP2015209931A (en) | Undulation gear device and robot arm | |
US20170276225A1 (en) | Robot, flexible gear, gear device, and manufacturing method of flexible gear | |
US11378170B2 (en) | Gear device and robot | |
US20190105769A1 (en) | Link operating device | |
US11285601B2 (en) | Gearing, gearing unit, and robot | |
US11592095B2 (en) | Driving device | |
US11668384B2 (en) | Gear device and robot | |
JP2019183880A (en) | Manufacturing method for gear device unit and manufacturing method for robot | |
CN113134827B (en) | Gear device and robot | |
JP7268491B2 (en) | robot | |
US11680630B2 (en) | Gear device and robot | |
JP2017115921A (en) | Robot, gear device and method for manufacturing gear device | |
JP2021116863A (en) | Gear device and robot | |
JP6807076B2 (en) | Robot deceleration transmission device | |
US11536358B2 (en) | Gear device and robot | |
JP2018094679A (en) | Robot, flexible gear, and gear device | |
JP2019188509A (en) | Robot and gear device | |
JP2021169855A (en) | Gear device and robot | |
JP2023176206A (en) | Gear device, and robot | |
JP2022078525A (en) | Wave gear device and robot |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20180910 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20181121 |
|
RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427 Effective date: 20200807 |